SU640686A3 - Semiconductor device - Google Patents

Description

конструкции и дополнительный РЛ Р-транзистор известной конструкции; на фиг. 4 приведен график дл  коэффициента hf усилени  по току в схеме с заземленным эмиттером как функци  коллекторного тока; на фиг. 5 - график дл  шумового фактора , как функци  частоты с входным импеда нсом 1000 см; на фит. 6 - график дл  шумового фнктора, как функци  частоты с входным импедансом 30 ом; на фиг. 7 дана диаграмма шума, составленна  дл  шумового фактора, как функци  коллекторного тока.designs and additional RL P-transistor of known design; in fig. Figure 4 shows a graph for the current gain coefficient hf in a circuit with a grounded emitter as a function of the collector current; in fig. 5 is a plot for the noise factor as a function of frequency with an input impedance of 1000 cm; on fit. 6 is a graph for a noise filter as a function of frequency with an input impedance of 30 ohm; in fig. Figure 7 shows the noise figure plotted for the noise factor as a function of the collector current.

Транзистор NPN-i№ua (фиг. 1) содержит подложку 1, сильно легированную примес ми yV-тИПа, например, это может быть кремний , сильно легированный сурьмой. Уровень легировани  должен составл ть , что соответствует величине сопротивлени  приблизительно 0,01 Ом-см. При этом величины сопротивлени  могут варьироватьс  от 0,008 до 0,12 Ом-см. Толщина подложки составл ет величину пор дка 250 мкм. Эпитаксиальный слой 2 кремни  Л -ти1па образован на подложке 1 дл  совместного использовани  с ней в качестве коллектора.The NPN-i№ua transistor (Fig. 1) contains a substrate 1 heavily doped with yV-type impurities, for example, it can be silicon heavily doped with antimony. The doping level should be that corresponds to a resistance value of approximately 0.01 ohm-cm. In this case, the resistance values can vary from 0.008 to 0.12 ohm-cm. The thickness of the substrate is in the order of 250 microns. The epitaxial layer 2 of silicon L-type is formed on the substrate 1 for sharing with it as a collector.

Эпитаксиальный слой 2, слабо легированный сурьмой, имеет концентрацию легирующей примеси пор дка 7X10 см сопротивление этото сло  приблизительно от 8 до 10 Ом-см, оптимальна  толш,ина эпитаксиального сло  пор дка 20 мкм.The epitaxial layer 2, lightly doped with antimony, has a dopant concentration of about 7 x 10 cm. The resistance of this layer is about 8 to 10 ohm-cm, the optimum thickness, and the epitaxial layer of about 20 microns.

Эпитаксиальный слой 3 кремни  Р -типа образован на слое 2 дл  создани  активной базы транзистора. Легирование может быть обеспечено достаточным количеством бора дл  получени  уровн  легировани  пор дка 1X10® см. Это соответствует сопротивлению 1,5 Ом-см, толщине сло  3 приблизительно 5 мкм.An epitaxial P-type silicon layer 3 is formed on layer 2 to create the active base of the transistor. Doping can be provided with a sufficient amount of boron to obtain a doping level of the order of 1 x 10 cm. This corresponds to a resistance of 1.5 ohm-cm, the thickness of layer 3 is approximately 5 microns.

Эпитаксиалыный слой 4 кремни  // -типа формируетс  на Р--слое 3 дл  получени  амиттера. Слой 4 слегка легирован сурьмой, концентраци  легировани  соответствует сопротивлению приблизительно 1 Ом-см, толщина сло  составл ет примерно от 2 до 5 мкм.An epitaxial silicon-type 4-layer 4 is formed on the P-layer 3 to obtain an amitter. Layer 4 is lightly doped with antimony, the doping concentration corresponds to a resistance of approximately 1 ohm-cm, and the thickness of the layer is approximately 2 to 5 µm.

Диффузионный слой 5 Л +-типа представл ет собой область, сильно легированную фосфором, и имеет уровень концентрации примеси приблизительно 10 см, а толщину пор дка 1,0 мкм.The diffusion layer of the 5 L + type is a region heavily doped with phosphorus, and has an impurity concentration level of approximately 10 cm, and a thickness of about 1.0 micron.

Диффузионна  область 6 /V+-Tnna, сильно легированна  фосфором, окружает NPNтранзистор . Легирование проводитс  до уровн  концентрации примеси приблизительно 3X10 см. Примесь проникает через слой 3 Р -ти1па в слой 2 //--типа до тех пор, пока не достигнет области 1 Л +-подложки . Таким образом, она окружает базовую область 3.The 6 / V + -Tnna diffusion region, heavily doped with phosphorus, surrounds the NPN transistor. The doping is carried out to an impurity concentration level of approximately 3 x 10 cm. The impurity penetrates through the 3 P-type layer into the 2 / -type layer until it reaches the 1 L + -base substrate area. Thus, it surrounds the base area 3.

Диффузионна  область 7 Р+-тиоа используетс  как провод ща  часть базовой области 3. Область 7 легируетс  бором с концентрацией ,на поверхности приблизительно 3X10 см- Диффузионна  область 7 проходит через слой 4 Л -типа в базовый слой 3 Р--типа, который ограничивает всю эмигтерную область 4.The diffusion region 7 P + -thioa is used as the conductive part of the base region 3. Region 7 is boron-doped with a concentration of approximately 3 x 10 cm on the surface. The diffusion region 7 passes through a 4 L-type layer into the P-type base layer 3, which limits the whole emigrant region 4.

Диффузионна  область 8 Р--типа обеспечивает общий контакт всей площади и представл ет собой сильно легированную бором область. Содержание примесей на поверхности приблизительно 5X10 см.The 8 P-type diffusion region provides a common contact for the entire area and is a region heavily boron doped. The impurity content on the surface is approximately 5X10 cm.

Алюминиевый коллекторный электрод 9 формируетс  под поверхностью подложки 1. Алюминиевый базовый электрод 10 образуетс  на базовой области 8, алюминиевый эмиттерный электрод И-на сильно легированный эмиттерной области 5.The aluminum collector electrode 9 is formed under the surface of the substrate 1. The aluminum base electrode 10 is formed on the base region 8, the aluminum emitter electrode I-on the heavily doped emitter region 5.

Слой из двуокиси кремни  служит дл  пассировани  и покрывает сверху всю поверхность прибора.A layer of silica serves to pass through and covers the entire surface of the instrument from above.

Слой 2 Л--типа и слой 3 Р -типа образует коллекторно-базовый переход 12. Слой 3 и слой 4 Л --типа образует эмиттерно-базовый переход 13. Слой 4 и слой 5 yV+-Tnna образует L-Я-переход 14 дл  примесей того же типа (L-Я определ ет две граничащих области с примесью того же самого типа, одна из которых слабо легирована, а втора  сильно легирована). Ширина .WB между эмиттерно-базовым переходом 13 и L-Я-переходом 14 составл ет приблизительно 6 мкм.Layer 2 L is of type and layer 3 of P-type forms a collector-base transition 12. Layer 3 and layer 4 L -type forms an emitter-base transition 13. Layer 4 and layer 5 yV + -Tnna form an LR-transition 14 for impurities of the same type (L-I defines two bordering areas with an admixture of the same type, one of which is lightly doped, and the second is heavily doped). The width of the .WB between the emitter-base junction 13 and the L-J junction 14 is approximately 6 microns.

На фиг. 2 представлен уровень концентрации примесей и концентраци  неосновных носителей в эмиттере прибора. В верхней части показано относительное расположение эмиттера, базы и коллектора, в средней части - концентраци  носителей в атомах на кубический сантиметр в направлении от внешней новерхности к области подложки 1, в нижней части - относительное количество концентрации неосновных носителей последовательно в различных област х , начина  с области 5 Л+-типа. Если диффузионна  длина неосновных носителей меньше, чем ширина эмиттера WE, профилю определени  кондентрации неосновных носителей соответствует пунктирна  лини  (пунктирной кривой а показан профиль распределени  концентрации неосновных носителей дл  малых величин встроенного пол ). L-Я-переход образуетс  слабо легированными и сильно легированными област ми с одним типОМ проводимости и через L-Я-переход проход т лишь основные носители.FIG. 2 shows the level of impurity concentration and the concentration of minority carriers in the device emitter. The upper part shows the relative position of the emitter, base and collector, in the middle part — the carrier concentration in atoms per cubic centimeter in the direction from the outer surface to the substrate 1, in the lower part — the relative amount of minority carrier concentration successively in different areas, starting with area 5 L + -type. If the diffusion length of minority carriers is less than the emitter width WE, the profile of the concentration of minority carriers corresponds to the dashed line (the dashed curve a shows the distribution profile of minority carriers for small values of the embedded field). The L-Z junction is formed by lightly doped and heavily doped regions with one type of conductivity, and only the major carriers pass through the L-J junction.

Значени  коэффициента hfE усилени  в схеме с заземленным эмиттером представлены на фиг. 4. Кривые 15 и 16 соответствуют различным планерным конфигураци м . Обе кривые показывают очень высокую величину коэффициента усилени  по току в схеме с заземленным эмиттером.The values of the hfE gain factor in a grounded emitter circuit are shown in FIG. 4. Curves 15 and 16 correspond to different glider configurations. Both curves show a very high current gain in a grounded emitter circuit.

Claims (2)

Крива  17 на фиг. 5 представл ет собой зависимость от частоты дл  прибора, изображенного на фиг. 1, крива  18  вл етс  типичной шумовой характеристикой известных приборов, кривые 19 и 20 на фиг. 6 представл ют собой шумовые характеристики прИбора дл  различных входных импедансов . На фиг. 7 кривой 21 показана шумова  характеристика известных приборов, а кривой 22 - шумова  характеристика предлагаемого прибора. Кривые 21 и 22  вл ютс  шумовыми факторами -при 3 дб. Область внутри пара-болы имеет шум ниже 3 дб. Из сравнени  фигур 4, 5, 6 и 7 следует, что предлагаемый прибор имеет значительные преимущества перед известными. На фиг. 3 нрнведен второй вариант предлагаемого прибора. ЛРЛ-транзистор, показанный на фиг. 1, сформирован в интсгральной схеме с одним нли несколькими полупроводниковыми элементами , например РЛ Я-транзисторами обычного типа. На подложке / -типа NPNтранзистор формируетс  по тем же самым принципам, что и транзистор на фиг. 1. Он включает сильно легированный коллектор 1, слабо легированный коллектор 2, слабо легированную базу 3, слабо легированный эмиттер 4, сильно легированную область 5, коллекторную управл ющую площадку 6, коллекторную контактную площадку 7, базовую контактную площадку 8, коллекторный электрод 9, базовый электрод 10 н эмиттерный электрод 11. На той же самой подложке формируетс  обычный транзистор PTVP-THina, который имеет коллектор Р--тИ1па, базу Л -тнпа, эмиттер Р-типа, управл ющий коллектор Р-типа, коллекторную контактную площадку Р-типа, базовую контактную ллощадку Л/-типа, коллекторный электрод и эмиттерный электрод. Два транзистора электрически изолированы Р-//-переходами. Площадь изол ции Р-типа св зана с подложкой и окружает как Л РЛ-транзистор, так и Р7 /Р-транзистор. Области Л -типа образуют изолирующую площадь в фор-ме чаши вокруг транзистора РЛ Р-типа. В приведенной интегральной схеме МНО гие соединени  формируютс  одновременно. Все сказанное выше о ЛРЛ -транзисторе в такой же степени относитс  и к PNPтранзистору с сравнимой структурой   характеристиками . Кроме того, можно легко представить это изобретение как полупроводниковый тиристор NPNP-Tuna. Формула изобретени  1. Полупроводниковое устройство, содержашее по крайней мере три области лолупроводника чередующегос  ти-па проводимости , образующие два р-/г- перехода, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  коэффициента усилени  по току и уменьшени  уровн  щума, перва  область полупроводника выполнена нз двух зон различной концентрации, образующих L- Я-переход, причем зона, прилегающа  к р-п-переходу, имеет меньщую концентрацию примеси, чем втора , и разность концентраций обеспечивает встроенное поле в первой области, уравновешивающее диффузионный ток неосновных носителей тока, инжектируемых в нее из первого р-л-переобласти .меньше хода, а толшина первой диффузионной длины неосновных носителей 2.Полупроводниковое устройство по п. 1, отличающеес  тем, что диффузионна  длина неосновных носителей в нервой области лежит в диапазоне от 50 до 100 мкм. 3.Полупроводниковое устройство по п. 1, отличающеес  тем, что концентращи  примеси в нервой зоне первой области меньше 10 ат/см. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов. М., «Энерги , 1973, с. 263. Curve 17 in FIG. 5 is a frequency dependence for the instrument shown in FIG. 1, curve 18 is a typical noise characteristic of known devices, curves 19 and 20 in FIG. 6 represent the noise characteristics of the sample for various input impedances. FIG. 7 curve 21 shows the noise characteristics of known devices, and curve 22 shows the noise characteristics of the proposed device. Curves 21 and 22 are noise factors at 3 dB. The area inside the para-bola has noise below 3 db. From comparison of figures 4, 5, 6 and 7 it follows that the proposed device has significant advantages over the known ones. FIG. 3 shows the second version of the proposed device. LRL transistor shown in FIG. 1, is formed in the intrographic scheme with one single or several semiconductor elements, for example, X-ray lasers of a conventional type transistors. On an i-type substrate, a NPN transistor is formed according to the same principles as the transistor in FIG. 1. It includes a heavily doped collector 1, a lightly doped collector 2, a lightly doped base 3, a lightly doped emitter 4, a heavily doped area 5, a collector control platform 6, a collector contact pad 7, a base contact pad 8, a collector electrode 9, a base electrode 10 n emitter electrode 11. A common PTVP-THina transistor is formed on the same substrate, which has a P-type collector, an L-type base, a P-type emitter, a P-type control collector, a P-type collector pad basic con L / -T tact pad, collector electrode and emitter electrode. Two transistors are electrically isolated by P - // - junctions. The P-type isolation area is connected to the substrate and surrounds both the L RL transistor and the P7 / P transistor. The L-type regions form an insulating area in the shape of the bowl around the P-type RL transistor. In the above integrated circuit, the MNO compounds are formed simultaneously. All of the foregoing about the LRL transistor applies to the PNP transistor with a comparable structure characteristics. In addition, you can easily imagine this invention as a semiconductor thyristor NPNP-Tuna. Claim 1. Semiconductor device, containing at least three areas of alternating semiconductor semiconductor type, forming two p- / g- transitions, characterized in that, in order to increase the current gain and decrease the level of the peak, the first semiconductor region is made nz of two zones of different concentration, forming an L-R transition, and the zone adjacent to the pn-junction has a lower impurity concentration than the second, and the difference in concentrations provides a built-in field in the first region, balancing The diffusion current of minority carriers that are injected into it from the first p-l-re-region is smaller than the stroke, and the thickness of the first diffusion length of minority carriers is 2. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that the diffusion length of minority carriers in the nerve region lies in range from 50 to 100 microns. 3. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that the impurity concentrates in the nerve zone of the first region are less than 10 at / cm. Sources of information taken into account in the examination 1. Zi SM Physics of semiconductor devices. M., “Energie, 1973, p. 263. 2.Патент США № 3591430, кл. 317-235, опублик. 1970.2. US patent number 3591430, class. 317-235, publ. 1970. S 7 S f f fff Г 7 ffS 7 S f f fff G 7 ff J. и tJ. I / I   J. and tJ. I / i / / ./, /../ / ./, / .. N + IЛГ- I ;v IJ-/If. +N + ILG- I; v IJ- / If. + az. 2az. 2 53 ; -T8:J,.,,5 Ц+и , 653; -T8: J,. ,, 5 C + and, 6 ,:,М,,и.,:, M, and. шЬsh ,.--X.-- X -c:-c: //H// H LL laouAlaouA 1mA 9uZ. 4/ ,w/1mA 9uZ. 4 /, w / 100mA100mA 1C1C f P Pf P P